第6章 均匀控制系统PPT课件
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均匀控制系统
1. 整定原则 ① 保证液位不超出允许的波动范围，先设置好调节器参数。 ② 修正调节器参数，充分利用容器的缓冲作用，使液位在最
大允许的范围内波动，输出流量尽量平稳。 ③ 根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整调节器
的参数。
其他控制系统
均匀控制系统
2. 方法步骤
串级均匀控制系统的整定方法
（1）经验法
tV q
式中，q——正常工况下的介质流量； V——容器的有效容量。
其他控制系统
均匀控制系统
表 停留时间与调节器参数关系表
具体的整定步骤：
① 副调节器按简单均匀控制系统的方法整定。 ② 计算停留时间t，然后根据表确定液位调节器的整定参数。 若照顾流量，选用数值较大的一组参数；若要照顾液位，选用 数值较小的一组参数；如两者都需兼顾，则在两组参数范围内 细心调整。 ③ 根据工艺要求，适当调整主、副调节器的参数。直到液位 与流量曲线都满足生产要求为止。
调节器一般选用比例作用。 但有时为了防止连续出现 同向扰动时被调参数超出 工艺规定的上下限范围,可 适当引入积分作用。通常， 均匀控制系统的调节器整定 在较大的比例度和积分时间 上,通常比例度要大于100%， 以较弱的控制作用达到均匀 控制的目的。
其他控制系统
（2）串级均匀控制
甲塔
LT LC FT FC
其他控制系统
均匀控制系统
2.均匀控制规律的选择
（1） 简单均匀控制 一般采用P作用，有时也可采用PI控制规律。
（2）串级均匀控制 主调节器一般用P作用，有时也可采用PI控制规律。 副调节器一般用P作用，如果为了照顾流量副参数， 使其变化更稳定，也可选用PI控制规律。
（3）双冲量均匀控制 调节器一般应采用PI控制规律。
过程控制--复杂控制串级控制系统与均匀控制系统 ppt课件
出料 水温度变化 →釜壁温度变 化 → 反应釜温度变化
控制变量的影响：冷却剂调 节阀开度变化 → 冷却剂流 量变化 → 夹套内冷却剂温 度变化 → 釜壁温度变化 → 反应釜温度变化
ppt课件
17
解决方法
夹套冷却剂温度T2比反应釜温度T1能更快地感受 到来自干扰（冷却剂入口温度）以及来自控制的 影响。因而可设计夹套水温单回路控制系统TC2 以尽快地克服冷却剂方面的扰动。但TC2的设定 值应根据T1的控制要求作相应的变化（这一要求 可用反应温度调节器TC1来自动实现）。
Qi(t) 精 馏
H(t) 塔
A
假设液位测量范围为Hmax， 进出流量的测量范围均为
Qmax，则广义对象特性可
LC
表示成
副回路（有时称内环）具有快速调节作用， 它能有效地克服二次扰动的影响；
由于
D2' (s)
1
D2 (s) 1+ Gc2GvGp2Gm2
假设副回路的动态滞后较小，对于低频干扰，有
Gc2GvGp2Gm2 1
D2' D2
ppt课件
25
反应器温度的串级控制响应
ppt课件
26
串级控制系统的特点（2）
振”（系统稳定性
进料 越差）。
ppt课件
38
串级系统副调节器选型
副调节器常选择PI控制律
原因：副回路为随动系统，其设定值变化频繁，一 般不宜加微分作用；另外，副回路的主要目的是快 速克服内环中的各种扰动，为加大副回路的调节能 力，理想上不用加积分作用。但实际运行中，串级 系统有时会断开主回路，因而，通常需要加入积分 作用。但积分作用要求较弱以保证副回路较强的抗 干扰能力。
修改主手操器使副偏差为0，将副控制器切换到自动； 修改主控制器的设定值使主控制器的偏差为0，然后将
控制变量的影响：冷却剂调 节阀开度变化 → 冷却剂流 量变化 → 夹套内冷却剂温 度变化 → 釜壁温度变化 → 反应釜温度变化
ppt课件
17
解决方法
夹套冷却剂温度T2比反应釜温度T1能更快地感受 到来自干扰（冷却剂入口温度）以及来自控制的 影响。因而可设计夹套水温单回路控制系统TC2 以尽快地克服冷却剂方面的扰动。但TC2的设定 值应根据T1的控制要求作相应的变化（这一要求 可用反应温度调节器TC1来自动实现）。
Qi(t) 精 馏
H(t) 塔
A
假设液位测量范围为Hmax， 进出流量的测量范围均为
Qmax，则广义对象特性可
LC
表示成
副回路（有时称内环）具有快速调节作用， 它能有效地克服二次扰动的影响；
由于
D2' (s)
1
D2 (s) 1+ Gc2GvGp2Gm2
假设副回路的动态滞后较小，对于低频干扰，有
Gc2GvGp2Gm2 1
D2' D2
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反应器温度的串级控制响应
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26
串级控制系统的特点（2）
振”（系统稳定性
进料 越差）。
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38
串级系统副调节器选型
副调节器常选择PI控制律
原因：副回路为随动系统，其设定值变化频繁，一 般不宜加微分作用；另外，副回路的主要目的是快 速克服内环中的各种扰动，为加大副回路的调节能 力，理想上不用加积分作用。但实际运行中，串级 系统有时会断开主回路，因而，通常需要加入积分 作用。但积分作用要求较弱以保证副回路较强的抗 干扰能力。
修改主手操器使副偏差为0，将副控制器切换到自动； 修改主控制器的设定值使主控制器的偏差为0，然后将
第6章 均匀控制系统
塔1
LC FC
塔2
串级均匀控制
3）串级均匀控制特点： 具有串级控制的一般特点。
能克服较大干扰，适用于系统前后压力波动较 大及储罐具有较强自衡能力的场合。 使用仪表较多，投运较复杂，保养工作量大。
6.2.3 双冲量均匀控制
双冲量：此处指两个信号参量 1）控制方案图
控制器 控制阀 测量变送 加法器 测量变送 流量对象 F 液位对象 L
d. 注意： 两个相关联的参数可以有主、次之分，可以通过参数整 定实现
6.2 均匀控制方案
主要的均匀控制结构形式 简单均匀控制 串级均匀控制 双冲量均匀控制
6.2.1 简单均匀控制
1）控制系统构成 简单均匀控制的结构同单回路定值 控制。
塔1
LC
塔2
简单均匀控制
2）与单回路定值控制的区别： a. 控制目的 定值控制： 保证被控参数的稳定，使其在给 定值的一个很小的δ域内波动。 均匀控制： 协调前后两个被控参数，允许被 控参数在给定的允许范围内作缓慢 变化。
LC
FC
LC
FC
早期的连接方式
密集连接方式
控制要求：前塔塔釜液位与后塔进料流量均须相对平稳 右图中二控制回路具有强烈的关联作用，不能正常工作 均匀控制：提出利用一套控制回路，兼顾前后两个被控参 数，使二者均能在允许的范围内波动，进而保证两设备稳 定操作的控制策略。
控制策略图形描述：
塔1
② 通过修正控制器参数，使液位在最大的允许范围
内波动，充分利用容器的缓冲作用，使输出流量 尽量平稳。
③ 根据工艺要求调整控制器参数。
2）方法步骤：
① 纯比例控制 a.
将比例度置于不会引起液位超越允许范围的数值， 如100%
4.3.4均匀控制
重点与难点
掌握均匀控制的特点。 掌握均匀控制系统的工作原理，特别 是串级均匀控制系统，以及控制器和 调节阀作用型式的选用。
解：根据工艺要求在任何情况下不允许中断出 料量的条件，故而选用气关调节阀。 由于本控制系统的结构决定，在选用气关 调节阀后，无论主、副调节器的作用型式如何 配置，均不能实现串控、主控、副控均可投运 的要求。为此要求通过配置反作用阀门定位器 在副调节器的输出回路中串入反向器，使该气 关阀在调节过程中具有“气开”阀的动态特性， 此时主调节器选用正作用调节器，副调节器选 用反作用调节器，即可实现串控、主控、副控 的各种操作要求。在事故状况，如气源中断， 该调节阀仍是一个气关阀，出料不会突然中断。
均匀控制与串级控制的区别 串级均匀控制控制器参数整定要比较宽 松。 串级均匀控制，副控制器常采用比例积 分控制作用，加入积分的目的并不是为 了消除余差，而是为了增强控制作用。
应用场合
串级均匀控制系统适用于阀前后压力 波动较大、或液位对象具有明显自衡特性， 要求流量比较平稳，需要均匀控制的场合。
整定原则：调节器比例度和积分时间较大一些
整定方法：经验法 停留时间法
例题解析
1、有一个控制系统如图所示，请指出错误之 处，并给予改正。
解：按此控制方案液位控制与流量控制相互独立； 塔1的出料正好是塔2的进料，彼此互相干扰，无 法进行调节。 应改为串级均匀控制方案，如图所示：
2、某容器设置了液位-流量均匀控制系统，如图 所示。工艺要求本系统具有较大的操作灵活性， 即可投入主控、副控、串控及遥控运行。由于本 系统的出料量为下一工序进料量，工艺要求在任 何情况下不允许本系统出料量突然中断。请按以 上要求正确选用主、副调节器和调节阀的作用型 式及配置必要的辅助器件。并说明其理由。
均匀控制系统
第二节均匀控制系统均匀控制系统从系统结构上无法看出它与简单控制系统和串级控制系统的区别。
其控制思想体现在调节器的参数整定中。
一、均匀控制原理在如图8-8所示的双塔系统中，甲塔的液位需要稳定，乙塔的进料亦需要稳定，这两个要求是相互矛盾的。
甲塔的液位控制系统，用来稳定甲塔的液位，其调节参数是甲塔的底部出料，显然，稳定了甲塔液位，甲塔底部出料必然要波动。
但甲塔底部出料又是乙塔的进料，乙搭进料流量的控制系统，为了稳定进料流量，需要经常改变阀门的开度，使流量保持不变。
因此，要使这两个控制系统正常工作是不可能的。
图8-8 相互冲突的控制系统图8-9 控制目标的调整要彻底解决这个矛盾，只有在甲、乙两个塔之间增加一个中间储罐。
但增加设备就增加了流程的复杂性，加大了投资。
另外，有些生产过程连续性要求高，不宜增设中间储罐。
在理想状态不能实现的情况下，只有冲突的双方各自降低要求，以求共存。
均匀控制思想就是在这样的应用背景下提出来的。
通过分析，可以看到这类系统的液位和流量都不是要求很高的被控变量，可以在一定范围内波动，这也是可以采用均匀控制的前提条件，即控制目标发生了变化。
图8-9中（a）为冲突的无法实现的两个控制目标，（b）为调整后体现均匀控制思想的可实现的控制目标。
在图8-9（b）中，由于干扰使液位升高时，不是迅速有力地调整，使液位几乎不变，而是允许有一定幅度的上升。
同时，流量也相应地增加一些，分担液位受到的干扰；同理，流量受到干扰而变化时，液位也分担流量受到的干扰。
如此“均匀”地互帮互助，相互共存。
二、均匀控制的实现方案1、简单均匀控制系统图8-10是一个简单均匀控制系统，可以实现基本满足甲塔液位和乙搭进料流量的控制要求。
从系统结构上看，它与简单液位控制系统一样。
为了实现“均匀”控制，在整定调节器参数时，要按均匀控制思想进行。
通常采用纯比例调节器，且比例度放在较大的数值上，实践中要同时观察两个被控变量的过渡过程来调整比例度，以达到满意地“均匀”。
均匀控制系统
串级均匀控制方案能克服较大的干扰，适用于系统前后压力波
动较大的场合。
3.双冲量均匀控制系统
I
LT
S
I
+
L
I
O
I
FC
F
双冲量均匀控制系统是串级均匀控制系统的变形，它用一个加法器 来代替串级控制系统中的主调节器，把液位与流量的两个测量信号 通过加法运算后作为调节器的测量值。以塔釜液位与输出流量信号 之差为被控参数，通过均匀控制使两者能均匀缓慢变化。
三.控制系统的参数整定
整定的主要规则是一个“慢”字，即过渡过程不允许出现明显的振荡，可以采用看曲 线调参数的方法来进行。它的具体整定规则和方法如下：
（1）先保证液位不会超过允许波动范围设置控制器参数； （2）修正控制器参数，使液位最大波动接近允许范围，使流量尽量平稳（均匀控制系统一般 采用P或PI控制规律。） （3）根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整控制器的参数
IS
G s G s C O2 G s
m2
F G s L O1
Gm1s
图 6.精馏塔液位与出料量的双冲量均匀控制系统方框图 可以清楚的看出，它具有串级的优点。其主调节器可看成是k=1的 纯比例调节器。副环是流量回路，对于直接进入流量回路的干扰 F （如控制阀前后的压力干扰等）通过副环的快速作用，可以得到很 快克服。因此控制器参数整定可按串级副控制器原则进行。很显 然，由于主调节器（即液位调节器）的放大倍数不能调整，所以要 求液位和流量变送范围选择合适。
3.概念
在有扰动时，两个变量都有变化，而且变化幅度均匀 协调，共同来克服扰动，只要对控制器的参数进行调
整，延缓控制速度和力度，这种控制系统统称为均匀
《均匀控制系统》课件
的稳定输出
其他领域的应用案例
工业生产：如钢铁、化工、食品等
医疗：如医疗设备、药物输送等
农业：如灌溉、施肥、病虫害防治等
环保：如污水处理、空气净化等
交通：如交通信号灯、交通流量控制等
智能家居：如智能照明、智能空调等
总结与展望
均匀控制系统的发展历程与现状
均匀控制系统 的起源：20世 纪初，为了解 决工业生产中 的温度、压力 等参数控制问 题，均匀控制 系统应运而生。
均匀控制系统未来的发展趋势
智能化：引入 人工智能技术， 实现系统的自 主学习和自适
应控制
网络化：通过 网络技术实现 系统的远程监 控和远程控制
集成化：将多 个控制系统集 成为一个整体， 提高系统的稳 定性和可靠性
绿色化：采用 环保技术和材 料，降低系统 的能耗和污染
排放
均匀控制系统的重要性和意义
系统测试：在实际环境中进行系统测试， 验证控制效果
优化改进：根据测试结果对系统进行优 化和改进，提高控制效果
均匀控制系统的设计实例
设计目标：实现系 统的稳定和均匀控 制
设计方法：采用 PID控制算法
设计步骤：确定系 统参数、设计控制 器、仿真验证
设计结果：系统稳 定，控制效果良好
均匀控制系统的实 现与优化
均匀控制系统概述
均匀控制系统的定义
均匀控制系统是一种自动控制系统，用于控制物理量或化学量的均匀性。
均匀控制系统的主要任务是保持被控对象的状态或输出在一定范围内，避 免过大的波动。
均匀控制系统广泛应用于化工、冶金、电力、石油等行业。
均匀控制系统的设计和实现需要考虑被控对象的特性、控制目标和控制策 略等因素。
均匀控制系统的应用领域
工业生产：如化工、制药、食品等 环境控制：如空调、通风、空气净化等 交通控制：如汽车、火车、飞机等 医疗设备：如呼吸机、心电图机、血液透析机等
其他领域的应用案例
工业生产：如钢铁、化工、食品等
医疗：如医疗设备、药物输送等
农业：如灌溉、施肥、病虫害防治等
环保：如污水处理、空气净化等
交通：如交通信号灯、交通流量控制等
智能家居：如智能照明、智能空调等
总结与展望
均匀控制系统的发展历程与现状
均匀控制系统 的起源：20世 纪初，为了解 决工业生产中 的温度、压力 等参数控制问 题，均匀控制 系统应运而生。
均匀控制系统未来的发展趋势
智能化：引入 人工智能技术， 实现系统的自 主学习和自适
应控制
网络化：通过 网络技术实现 系统的远程监 控和远程控制
集成化：将多 个控制系统集 成为一个整体， 提高系统的稳 定性和可靠性
绿色化：采用 环保技术和材 料，降低系统 的能耗和污染
排放
均匀控制系统的重要性和意义
系统测试：在实际环境中进行系统测试， 验证控制效果
优化改进：根据测试结果对系统进行优 化和改进，提高控制效果
均匀控制系统的设计实例
设计目标：实现系 统的稳定和均匀控 制
设计方法：采用 PID控制算法
设计步骤：确定系 统参数、设计控制 器、仿真验证
设计结果：系统稳 定，控制效果良好
均匀控制系统的实 现与优化
均匀控制系统概述
均匀控制系统的定义
均匀控制系统是一种自动控制系统，用于控制物理量或化学量的均匀性。
均匀控制系统的主要任务是保持被控对象的状态或输出在一定范围内，避 免过大的波动。
均匀控制系统广泛应用于化工、冶金、电力、石油等行业。
均匀控制系统的设计和实现需要考虑被控对象的特性、控制目标和控制策 略等因素。
均匀控制系统的应用领域
工业生产：如化工、制药、食品等 环境控制：如空调、通风、空气净化等 交通控制：如汽车、火车、飞机等 医疗设备：如呼吸机、心电图机、血液透析机等
均匀控制系统ppt课件
②比例积分控制
a.按纯比例控制进行整定，得到适合的比例度，
b.在适当加大比例度后加入积分作用，逐渐减小比例积分时间，直到流量曲线将要出现缓慢的周
期性衰减震荡过程为止，而液位有回复到给定值的趋势。
c.最终根据工艺要求，调整参数，直到液位，流量的曲线都符合要求为止。
10
四.其他需要解决的问题 1.气体压力与流量的均匀控制 2.实现均匀控制的其他方法（用非线性控制器，诸如带不灵敏 区或死区等）。
1.以前后两个精馏塔控制系统为例：
缓冲罐
在连续精馏过程中，甲塔的出料是乙塔的进料，精馏塔的塔釜液位与进料 量都应保持平稳。甲塔的液位保持稳定，乙塔的进料流量也要稳定，按此 要求分别设置液位控制系统和流量控制系统。 控制过程：当甲塔塔釜液位升高时，液位控制器要求阀门1开打，使乙塔进 料量增加，流量控制器要求减小阀门2的开度，阻止进料的增加，显然，这 是相互矛盾的，无法使两个控制系统保持稳定。
3
4.均匀控制的特点：
(1)结构上无特殊性 可以是单回路，可以是串级，均匀
指的是控制目的，而不是指结构。 （2）参数都要允许变化，但都要缓慢，并且要 有主次。 （3）参数变化要限定范围。
4
二.常用的均匀控制结构 1.简单均匀控制系统
甲塔
LT
LC
乙塔
E-3
E-4
V-4
阀门1
流量控制系统，只保留液位控制系统，该系统结 构就是简单控制系统。只要把控制参数变为大比 例度和大积分时间，这样可以构成一个简单均匀 控制系统。
双冲量均匀控制系统双冲量均匀控制系统是串级均匀控制系统的变形它用一个加法器来代替串级控制系统中的主调节器把液位与流量的两个测量信号通过加法运算后作为调节器的测量值
均匀控制系统课件
压力控制系统
总结词
压力控制系统是一种通过调节压力来保持压力稳定和均匀分 布的控制系统。
详细描述
压力控制系统通常由压力传感器、控制器和调压阀组成。传 感器检测压力，并将信号传输给控制器，控制器根据设定值 和实际值的差异，调整调压阀的开度，以保持压力的稳定和 均匀分布。
流量控制系统
总结词
流量控制系统是一种通过调节流量来保持流量稳定和均匀分布的控制系统。
04
自适应控制
用于处理未知参数或 模型误差的控制方法 。
03
均匀控制系统实例
Chapter
温度控制系统
总结词
温度控制系统是一种常见的均匀控制系统，用于保持温度的稳定和均匀分布。
详细描述
温度控制系统通常由温度传感器、控制器和加热器组成。传感器检测温度，并 将信号传输给控制器，控制器根据设定值和实际值的差异，调整加热器的功率 ，以保持温度的稳定和均匀分布。
控制系统中的可穿戴技术与虚拟现实技术
总结词
可穿戴技术和虚拟现实技术的发展为控 制系统带来了新的交互方式和体验，使 得控制系统的操作更加直观和便捷。
VS
详细描述
可穿戴技术可以通过智能手表、眼镜等设 备实现与控制系统的实时交互，而虚拟现 实技术则可以通过模拟真实场景，让用户 更加直观地了解和控制系统。这些技术的 应用将极大地改善控制系统的用户体验， 提高其易用性和可操作性。
物联网与控制系统的融合
总结词
物联网技术的快速发展为控制系统带来了新的变革，使得控制系统的范围和功能得到了极大的扩展和提升。
详细描述
通过物联网技术，可以实现远程监控、数据共享和控制，使得控制系统的应用场景更加广泛。同时，物联网技术 还可以与其他先进技术如人工智能、云计算等结合，形成更加智能化的控制系统。
均匀控制系统PPT
我们何如解决这一矛盾？这节课来学习另一种复 杂控制系统——均匀控制系统的相关知识。
三、新授：
上海石化工业学校
SPA
任务一：认识均匀控制系统
1.以前后两个精馏塔控制系统为例：
甲塔
LT LC FT FC
乙塔
E-3
V-4 V-3
E-4
阀门1
图1
阀门2
2.如何解决矛盾？
资、占地；自聚、分解。
上海石化工业学校
（二）作业：
P314/12、13
上海石化工业学校
SPA
上海石化工业学校
SPA
的平均，可按照工艺分出主、次。
上海石化工业学校
SPA
任务二：制定均匀控制系统的控制方案 均匀控制系统有两种形式：
简单均匀控制系统
串级均匀控制系统
1.简单均匀控制系统
甲塔
LT LC FT FC
上海石化工业学校
SPA
乙塔
E-3
V-4 V-3
E-4
阀门1
阀门2
甲塔
LT LC
乙塔
E-3
V-4
E-4
阀门1
1—液位变化曲线；2—流量变化曲线
上海石化工业学校
SPA
（1）看曲线整参数，由小到大地进行调整。
（2）串级均匀控制系统的主、副控制器一般
都采用纯比例P(或PI)控制规律的。只在要 求较高时，为了防止偏差过大而超过允许 范围，才引入适当的积分作用。
四、小结及作业
（一）小结： 1.均匀控制系统的概念 2.均匀控制系统特点 3.均匀控制系统方案 4.均匀控制系统参数整定
阀前后的压力波动及对象的自衡作用的影响。与普
通串级系统的区别也只是控制器参数的设置及控制
三、新授：
上海石化工业学校
SPA
任务一：认识均匀控制系统
1.以前后两个精馏塔控制系统为例：
甲塔
LT LC FT FC
乙塔
E-3
V-4 V-3
E-4
阀门1
图1
阀门2
2.如何解决矛盾？
资、占地；自聚、分解。
上海石化工业学校
（二）作业：
P314/12、13
上海石化工业学校
SPA
上海石化工业学校
SPA
的平均，可按照工艺分出主、次。
上海石化工业学校
SPA
任务二：制定均匀控制系统的控制方案 均匀控制系统有两种形式：
简单均匀控制系统
串级均匀控制系统
1.简单均匀控制系统
甲塔
LT LC FT FC
上海石化工业学校
SPA
乙塔
E-3
V-4 V-3
E-4
阀门1
阀门2
甲塔
LT LC
乙塔
E-3
V-4
E-4
阀门1
1—液位变化曲线；2—流量变化曲线
上海石化工业学校
SPA
（1）看曲线整参数，由小到大地进行调整。
（2）串级均匀控制系统的主、副控制器一般
都采用纯比例P(或PI)控制规律的。只在要 求较高时，为了防止偏差过大而超过允许 范围，才引入适当的积分作用。
四、小结及作业
（一）小结： 1.均匀控制系统的概念 2.均匀控制系统特点 3.均匀控制系统方案 4.均匀控制系统参数整定
阀前后的压力波动及对象的自衡作用的影响。与普
通串级系统的区别也只是控制器参数的设置及控制
均匀控制系统的主次及均匀控制参数整定
均匀控制系统的主次及均匀控制参数整定主控制参数是指直接影响控制系统性能的参数，主要包括比例控制增益、积分时间常数和微分时间常数。
比例控制增益决定了控制器输出与偏差之间的线性关系，控制增益过大会导致系统的振荡，过小会导致系统的响应过慢。
积分时间常数用来消除系统的稳态偏差，过小会造成积分饱和，过大会导致系统响应速度下降。
微分时间常数的作用是减小系统的超调量和抑制阶跃响应的振荡，过小会造成噪声放大，过大会导致系统响应过慢。
次控制参数是指对于特定的控制对象，根据其特性所需要调整的参数。
例如对于具有惯性的对象，需要调整的参数包括惯性常数和阻尼比。
惯性常数决定了被控对象的动态响应速度，太大会导致系统动态特性不足，太小会导致超调量过大。
阻尼比用来控制系统的阻尼效果，过小会产生振荡，过大会导致系统的响应过慢。
均匀控制参数整定是指在系统稳定性和性能需求的基础上，合理确定主次控制参数的过程。
整定方法主要有经验法、试控法和优化法。
经验法根据经验公式或经验曲线调整控制参数，适用于简单的控制系统。
试控法是通过不断试控，根据试控结果调整控制参数，适用于复杂的控制系统。
优化法是通过数学模型和优化算法，寻找最佳的控制参数组合，适用于要求较高的控制系统。
整定时需要考虑系统的稳定性和性能需求。
稳定性要求系统的输出信号在一定时间范围内收敛到稳定值，避免出现振荡或不稳定。
性能需求包括超调量、响应时间、稳态误差等指标，根据实际需求进行调整。
总之，均匀控制系统的主次控制参数以及均匀控制参数的整定是保证系统稳定性和性能优良的关键。
掌握不同控制参数的作用和调整方法，能够有效地设计和调整控制系统，满足实际控制需求。
第6章 均匀控制系统
将二被控参数置于一个控制系统中，通过调整 控制器参数，使前后设备在物料供求上相互均 匀、协调、统筹兼顾。
b. 实现方法 通过参数整定实现均匀控制策略。
比 例 度：>100% 积分时间：较长 微分时间：0（微分作用不符合均匀控制思想，
一般不采用微分作用）
c. 特点 结构上无特殊性
结构上同单回路控制或串级控制的结构。通过参数整定 可以实现定值控制或均匀控制。 以比较弱的控制作用实现均匀控制的目的。
使用仪表较多，投运较复杂，保养工作量大。
6.2.3 双冲量均匀控制
双冲量：此处指两个信号参量 1）控制方案图
塔1
IS FC
I0 IL
I0=IL-IF+IS
IS
控制器
控制阀
F
L
流量对象 液位对象
加法器
测量变送 测量变送
双冲量均匀控制原理图
双冲量均匀控制方框图
2）控制方案性质： 液位、流量二信号代数和为被控变量的单回路均匀 控制
b. 控制规律
➢ 定值控制：PID控制 ➢ 均匀控制：比例控制。
必要时加入积分控制作用。 加入积分作用的目的是增强控制作用。特别是在 出现连续的同向干扰时，可以防止被控参数越界。
c. 参数整定
➢ 定值控制：按照4 : 1～10 : 1衰减比整定参数。 ➢ 均匀控制：
比例度：一般大于100% (100%~200%) （注意不能过大，保证在最大干扰时的最大偏差不
6. 均匀控制系统
6.1 问题的提出及特点 1) 问题的提出 在连续生产过程中，有时前一个装置或设备的
出料量就是后一装置或设备的进料量，而后一 个装置或设备的出料量又作为下一个装置或设 备的进料量。
下图中甲塔出料量即为乙塔进料量。甲塔需保 持塔釜液位的稳定，设计了液面控制系统；乙 塔希望进料量保持不变，设计了流量控制系统。
b. 实现方法 通过参数整定实现均匀控制策略。
比 例 度：>100% 积分时间：较长 微分时间：0（微分作用不符合均匀控制思想，
一般不采用微分作用）
c. 特点 结构上无特殊性
结构上同单回路控制或串级控制的结构。通过参数整定 可以实现定值控制或均匀控制。 以比较弱的控制作用实现均匀控制的目的。
使用仪表较多，投运较复杂，保养工作量大。
6.2.3 双冲量均匀控制
双冲量：此处指两个信号参量 1）控制方案图
塔1
IS FC
I0 IL
I0=IL-IF+IS
IS
控制器
控制阀
F
L
流量对象 液位对象
加法器
测量变送 测量变送
双冲量均匀控制原理图
双冲量均匀控制方框图
2）控制方案性质： 液位、流量二信号代数和为被控变量的单回路均匀 控制
b. 控制规律
➢ 定值控制：PID控制 ➢ 均匀控制：比例控制。
必要时加入积分控制作用。 加入积分作用的目的是增强控制作用。特别是在 出现连续的同向干扰时，可以防止被控参数越界。
c. 参数整定
➢ 定值控制：按照4 : 1～10 : 1衰减比整定参数。 ➢ 均匀控制：
比例度：一般大于100% (100%~200%) （注意不能过大，保证在最大干扰时的最大偏差不
6. 均匀控制系统
6.1 问题的提出及特点 1) 问题的提出 在连续生产过程中，有时前一个装置或设备的
出料量就是后一装置或设备的进料量，而后一 个装置或设备的出料量又作为下一个装置或设 备的进料量。
下图中甲塔出料量即为乙塔进料量。甲塔需保 持塔釜液位的稳定，设计了液面控制系统；乙 塔希望进料量保持不变，设计了流量控制系统。
第二节均匀控制系
三、均匀控制系统的均匀控制增加了 一个副回路，增 强了抗干扰能力， 适应于： 1.容器内压力或排出 端压力波动较大 及液位自衡作用 显著的场合； 2.采用离心泵抽出， 且泵的流量特性 受压力波动影响 较大的场合。
三、均匀控制系统的结构形式
三、 双冲量均匀控制系统
居于简单和串级 之间
第二节均匀控制系统
一、均匀控制系统的基本概念
在连续生产过程中，前一设备的出料往往是后一设备的进料， 前后生产过程存在密切关系。
分析： 1、前塔液位的稳定是通过控制 塔的出料量实现； 2、后塔的进料量的稳定通过对 进料流量进行控制； 3、前、后塔的供求关系产生矛 盾。
FC LC
液位控制和流量控制效果比较
解决办法：
1、在两塔之间增设一个缓冲容器，但会增加设备投入， 占地面积增加、加大流体输送能耗，或某些中间产品停 留时间增长，会产生分散或自聚。 2、采用均匀控制，进行缓和和协调矛盾。
均匀控制：把两个供求矛盾的工艺参数控制在规 定范围内缓慢地、均匀地变化，使前后设备在物 料供求上相互兼顾、均匀协调的控制系统。
1.表征前、后供求矛盾的参数，在其控制过程中都应 该是变化的； 2.控制过程的变化应是缓慢的； 3.这种变化应是局限于工艺允许的一定范围内。 4.均匀控制不是从结构上实现，而是通过控制器的控 制规律选择和参数整定来实现的。
均匀控制效果
三、均匀控制系统的结构形式
1.简单均匀控制系统： 结构简单，用的仪 表少，适应于自衡 作用小，干扰小， 对流量均匀程度要 求较低的场合
均匀控制系统
去掉一套控制系统，留下 的系统用均匀控制的方法 控制。 1.均匀控制是通过控制器 控制规律的选择和参 数整定来实现。 2.均匀控制系统的控制器 控制规律一般选择P 或PI，而不能选择微 分作用，有时根据需 要还需选反微分。 3.参数整定时要求P和PI 有大的比例度和大的 积分时间
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4）特点：
结构属性：
二参数差为被控变量的简单定值控制系统
以加法器为主控制器的串级控制系统。
单一的控制器是属于定值控制器。
控制规律：一般采用比例积分控制规律
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6.2.4 均匀控制系统控制器参数的工程整定
1）整定原则： ① 保证液位不超出允许波动范围前提下设置控制器
塔1
塔2
LC
简单均匀控制
L,F F L
t (a) Kc较大
F L
t (b) Kc适中
F
L t
(a) Kc过小
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2) 均匀控制的实现及特点
a. 均匀控制基本思想
b.
将二被控参数置于一个控制系统中，通过调
整控制器参数，使前后设备在物料供求上相互
均匀、协调、统筹兼顾。
b. 实现方法
c.
通过参数整定实现均匀控制策略。
为了解决前后两塔供求之间的矛盾，可在两塔之 间增加一个中间缓冲罐，这样既能满足甲塔液位控制 的要求，又缓冲了乙塔进料流量的波动，但由此却增 加了设备方面的投资使生产流程复杂化。
均匀控制系统可实现前后设备在物料供求关系上 互相协调、统筹兼顾。用一句话来简单概括均匀控制， 就是：表征前后供求矛盾的两个参数都应该在各自允 许的波动范围内缓慢变化。
比 例 度：>100%
积分时间：较长
微分时间：0（微分作用不符合均匀控制思想， 一般不采用微分作用）
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c. 特点 结构上无特殊性
结构上同单回路控制或串级控制的结构。通过参数整定 可以实现定值控制或均匀控制。 以比较弱的控制作用实现均匀控制的目的。
表征前后相互关联的参数应该是变化的，并且其变化应 该是缓慢的。
参数的变化应被限制在允许的范围为内。
实质：以牺牲控制灵敏度和控制质量为代价实现协调多 个参数的目的。
d. 注意：
e.
两个相关联的参数可以有主、次之分，可以通过参数
整定实现
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6.2 均匀控制方案
主要的均匀控制结构形式 简单均匀控制 串级均匀控制 双冲量均匀控制
8
6.2.1 简单均匀控制
1）控制系统构成 简单均匀控制的结构同单回路定值 控制。
果较差。
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6.2.2 串级均匀控制
塔1
塔2
LC FC
串级均匀控制
1）构成： 结构同普通串级控制系统结构
引入副环的目的： 克服控制阀两端的压力变化及 罐的自衡作用对流量的影响， 更好地协调两个参数。
2）控制规律的选择： 主控制器：
同简单均匀控制的控制器选择。 副控制器：
一般选择比例控制，在希望流 量系统更加平稳时，可以加入 积分控制作用。
课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边
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谢谢聆听
THANK YOU FOR LISTENING 演讲者：XX 时间：202X.XX.XX
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3）串级均匀控制特点： 具有串级控制的一般特点。 能克服较大干扰，适用于系统前后压力波动较
大及储罐具有较强自衡能力的场合。 使用仪表较多，投运较复杂，保养工作量大。
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6.2.3 双冲量均匀控制
双冲量：此处指两个信号参量 1）控制方案图
塔1
IS FC
I0 IL
I0=IL-IF+IS
IS
参数 ② 通过修正控制器参数，使液位在最大的允许范围
内波动，充分利用容器的缓冲作用，使输出流量 尽量平稳。 ③ 根据工艺要求调整控制器参数。
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问答环节
Q|A 您的问题是？ ——善于提问,勤于思考
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结束语
感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极 的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们
1
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
点击此处输入 相关文本内容
03
2
当甲塔塔釜液位在干扰作用下上升时，液位控制 发出信号使阀1开大，从而使乙塔进料流量增加。
于是乙塔流量控制产生控制作用又使阀2关小，其 结果会使甲塔液位升高，如此下去，这两个控制系统 始终在相互矛盾状态下工作。
6. 均匀控制系统
6.1 问题的提出及特点 1) 问题的提出 在连续生产过程中，有时前一个装置或设备的
出料量就是后一装置或设备的进料量，而后一 个装置或设备的出料量又作为下一个装置或设 备的进料量。 下图中甲塔出料量即为乙塔进料量。甲塔需保 持塔釜液位的稳定，设计了液面控制系统；乙 塔希望进料量保持不变，设计了流量控制系统。
c. 参数整定
➢ 定值控制：按照4 : 1～10 : 1衰减比整定参数。 ➢ 均匀控制：
比例度：一般大于100% (100%~200%) （注意不能过大，保证在最大干扰时的最大偏差不
超过前一个参数的允许范围） 积分时间：相当大
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3）简单均匀控制的特点： ① 结构简单，投运方便，成本低。 ② 适用于干扰不大，要求不高的控制场合。 ③ 对于自衡能力较强的液位系统，均匀控制的效
塔1
塔2
LC
简单均匀控制
2）与单回路定值控制的区别：
a. 控制目的
➢ 定值控制： 保证被控参数的稳定，使其在给
定值的一个很小的δ域内波动。 ➢ 均匀控制：
协调前后两个被控参数，允许被 控参数在给定的允许范围内作缓慢 变化。
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b. 控制规律
➢ 定值控制：PID控制 ➢ 均匀控制：比例控制。
必要时加入积分控制作用。 加入积分作用的目的是增强控制作用。特别是在 出现连续的同向干扰时，可以防止被控参数越界。
控制器
控制阀
F
L
流量对象 液位对象
加法器
测量变送 测量变送
双冲量均匀控制原理图
双冲量均匀控制方框图
2）控制方案性质： 液位、流量二信号代数和为被控变量的单回路均匀 控制
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3）符号关系表：
加法器计算式中各项前的符号根据选用的控制阀和控 制器的作用方式确定
控制阀 作用方式
控制器 作用方式
IL前符号
IF前符号
3
LC
FC
LC FC
早期的连接方式
密集连接方式
控制要求：前塔塔釜液位与后塔进料流量均须相对平稳
右图中二控制回路具有强烈的关联作用，不能正常工作
均匀控制：提出利用一套控制回路，兼顾前后两个被控参 数，使二者均能在允许的范围内波动，进而保证两设备稳 定操作的控制策略。
4C的影响